ماذا تعلمت:
- تتكون الأشعة النووية من ثلاثة أنواع أطلق عليها أسماء :
ألفا ()وبيتا () وغاما ().
- جُسيمات ألفا عبارة عن نوى الهيليوم ()، وجسيمات بيتا قد تكون بيتا السالبة وهي عبارة عن إلكترونات ()أو بيتا الموجبة وهي عبارة عن
بوزترونات والبوزيترون( ) جُسيم له كتلة الإلكترون نفسها، لكنّه يحمل شحنة موجبة مساوية لشحنة الإلكترون . أمّا أشعّة غاما، فهي أشعّة
كهرمغناطسية (فوتونات)ذات تردّد عالٍ ليس لها كتلة أو شحنة.
- للأشعة النووية خصائص مميزة مثل، قدرتها على التأيين، وقدرتها
على النفاذ. ولأن كتلة جسيمات ألفا نحو أربعة أضعاف كتلة البروتون تقريبًا،
وشحنتها ضعفا شحنة البروتون، فإن تفاعلها مع ذرات الوسط الذي
تمرّ فيه كبيرًا مقارنة بتفاعل جسيمات بيتا وأشعة غاما، فتفقد طاقتها
بسرعة؛ لذا فإنّ قدرتها على تأيين ذرات الوسط الذي تمرّ فيه أكبر من قدرة
جسيمات بيتا وأشعة غاما، في حين أنّ قدرتها على النفاذ أصغر. أمّا أشعة غاما، فهي الأقل قدرة على التأيين والأكثر قدرة على الاختراق؛ لأنّها لا تحمل شحنة كهربائية، وليس لها كتلة.
- يُطلق على انبعاث جُسيمات ألفا أو انبعاث جسيمات بيتا أو انبعاث أشعة
غاما اضمحلالاً.والاضمحلال الإشعاعي هو التحوّل التلقائي لنواة غير مستقرة
إلى نواة أكثر استقرارًا عن طريق انبعاث جُسيم ألفا أو جُسيم بيتا، وغالبًا ما يصاحب ذلك انبعاث أشعة غاما.
- تنبعث جسيمات ألفا في الغالب من النوى الثقيلة التي عددها الذري أكبر من 82، وعندما يغادر جسيم ألفا النواة، فإنّها تخسر بروتونين ونيوترونين؛ لذا فإنّ العدد الذريّ للنواة الناتجة يقلّ (2)، في حين يقلّ عددُها الكتلي بمقدار (4) مقارنة بالنواة الأم.
- تنبعث جسيمات بيتا السالبة من النوى التي تقع فوق نطاق الاستقرار ؛ لأنها تمتلك فائضًا من النيوترونات، ويلزمها تقليل عدد النيوترونات وزيادة عدد البروتونات لتقترب نسبة (N/Z) من نسبة الاستقرار. فيتحلل أحد نيوترونات النواة إلى: بروتون، وجسيم بيتا السالبة وضديد النيوترينو؛ (وهو جسيم متعادل الشحنة، وكتلته متناهية في الصغر). وعندما يغادر جسيم بيتا السالبة النواة، فإن العدد الذري للنواة الناتجة يزداد بمقدار ( 1)، في حين يبقى العدد الكتلي ثابتًا مقارنة بالنواة الأم.
- تنبعث جسيمات بيتا الموجبة من النوى التي تقع أسفل نطاق الاستقرار؛ لأنها تمتلك فائضًا من البروتونات، ولكي تصل إلى حالة الاستقرار يتطلّب ذلك تقليل عدد البروتونات وزيادة عدد النيوترونات. فيتحلل أحد بروتونات النواة إلى نيوترون وجسيم بيتا الموجبة ونيوترينو. وعندما يغادر جسيم بيتا الموجبة النواة فإن العدد الذري للنواة الناتجة يقل بمقدار (1)، في حين يبقى العدد الكتلي ثابتا مقارنة بالنواة الأم.
- يمكن التعبير عن اضمحلالات ألفا وبيتا وغاما بمعادلات نووية كما يبين الجدول الآتي:
- عند إشعاع النواة لجسيمات ألفا أو بيتا قد تكون النواة الناتجة في مستوى الاستقرار أو قد تكون في مستوى إثارة، وفي هذه الحالة فإنّها تنتقل إلى مستوى الاستقرار عن طريق إطلاق أشعة غاما. ولأن أشعة غاما ليس لها شحنة أو كتلة؛ لذلك لا يتغيّر العدد الذري أو العدد الكتلي للنواة عند انبعاثها.
- انبعاث جسيمات بيتا أو ألفا من نواة عنصر مشعّ يؤدّي إلى تحوّل النواة الأم إلى نواة جديدة. وبمرور الزمن يقلّ عدد النوى المشعة. ويعرف الزمن اللازم لاضمحلال نصف عدد النوى المشعة بعمر النصف، ويمكن
ربط عمر النصف ()وعدد النوى المشعة المتبقيّة() بعد مرور
زمن () بالعلاقة الآتية: حيث() عدد النوى المشعة عند الزمن()
- بمرور الزمن يتناقص عدد النوى المشعة، ما يؤدي إلى تناقص معدل الاضمحلال وهو ما يعرف باسم النشاطيّة الإشعاعيّة وهي تعبّر عن عدد الاضمحلالات في الثانية الواحدة، ويُرمز إليها بالرمز (A)، وتقاس بوحدة البيكرل أو بوحدة الكوري وتُحسب بالعلاقة الآتية: حيث (): ثابت الاضمحلال.
- يرتبط عمر النصف بثابت الاضمحلال بالعلاقة الآتية: ، كما يرتبط عمر النصف بالنشاطية الإشعاعية بالعلاقة الآتية: حيث () النشاطية الإشعاعية الابتدائية وتحسب بالعلاقة:
- تُسمّى مجموعة الاضمحلالات التلقائيّة التي تبدأ بعنصر مشعّ ثقيل موجود
في الطبيعة، وتنتهي بعنصر مستقر من خلال اضمحلالات عدة لألفا وبيتا
بسلسلة الاضمحلال الإشعاعي الطبيعي. وسلاسل الاضمحلال الإشعاعي الطبيعي ثلاث سلاسل،جميعها تبدأ بنظير ثقيل مشعّ عمر النصف له كبير، وتنتهي بأحد نظائر الرصاص المستقر. وتُسمّى كل سلسة باسم النظير المشعّ الذي له أطول عمر نصف فيها.